DIY күн трекері: 27 қадам (суреттермен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Кіріспе

Біз жас студенттерді инженерлікке баулуды және оларға күн энергиясын үйретуді мақсат етеміз; оларға оқу жоспарының бір бөлігі ретінде Гелиос құруға мүмкіндік беру. Инженерияда энергия өндірісін қазба отынын пайдаланудан алшақтатып, жасыл альтернативаларға итермелеуге талпыныс бар. Жасыл энергияның бір нұсқасы - гелиостат деп аталатын құрылғыны пайдалану, ол айна арқылы күн сәулесін күні бойы нысанаға бағыттайды. Мұндай құрылғыны күн энергиясын электр станциясының жылу резервуарына шоғырландырудан, күн сәулесінен қоршалған жерлерді жарықтандыруға дейін көптеген жағдайларда қолдануға болады.

Бұл технологияны қолданудың санынан басқа, күнді бақылауды қамтамасыз етуге арналған әр түрлі құрылымдар бар. Гелиостың физикалық құрылымы, басқа гелиостат конструкциялары сияқты, басқарылатын екі оське айна орнатады. Тетік Гелиостың жаһандық позициясына сүйене отырып, жұлдыздың аспандағы орнын есептеуге арналған бағдарламаның көмегімен күнді бақылайды. Бағдарламаны іске қосу және екі серво қозғалтқышты басқару үшін Arduino микроконтроллері қолданылады.

Дизайн туралы ойлар

Бұл жобаның кеңінен таралуын қамтамасыз ету үшін қарапайым құралдармен және арзан материалдармен салынатын Гелиосты жобалауға көп күш жұмсалды. Дизайн бойынша бірінші таңдау корпусты толығымен дерлік көбік өзегінен тұрғызу болды, ол қатаң, қолжетімді, сатып алуға оңай және кесуге оңай. Сондай -ақ, максималды беріктік пен қаттылық үшін көбіктің барлық бөліктері кернеулі немесе қысылған күйде болатындай етіп корпусты жобалауға қамқорлық жасалды. Бұл көбік өзегінің керілу мен қысылу кезіндегі беріктігін пайдалану үшін жасалды, өйткені қолданылатын желім иілуге қарағанда кернеудегі жүктемені көтеруде тиімдірек. Сонымен қатар, айнаға бекітілген білік қозғалтқыш пен айна арасындағы кішігірім қате жіберуге мүмкіндік беретін уақыт белдеуі арқылы жұмыс істейді, серво қозғалтқыштары 1 градусқа дейін дәл, ал платформа Arduino ашық көзінде жұмыс істейді. платформа Бұл дизайн таңдаулары, басқа да бірнеше ойлармен қатар, ұсынылған дизайнды берік және қолжетімді, оқу құралы етеді.

Біздің ашық көздегі уәдеміз

Гелиостың мақсаты - инженерлік білімді насихаттау. Бұл біздің басты назарымыз болғандықтан, біздің жұмыс GNU FDL лицензиясы бойынша лицензияланған. Пайдаланушылар, егер олар бір лицензия бойынша жалғастыра берсе, біз жасаған нәрсені жаңғыртуға және жақсартуға толық құқылы. Біз пайдаланушылар дизайнды жақсартады және Helios -ты тиімді оқыту құралына айналдыруды жалғастырады деп үміттенеміз.

Epilog Challenge VIAn Epilog Zing 16 Laser маған жоғары сапалы жобаларды аяқтауға және олармен әсер ету көлемін ұлғайтуға мүмкіндік береді. Epliog лазері маған қызықты нәрселер жасауға және нұсқаулықтар жазуға мүмкіндік береді, мысалы, мен жөндеген байдарка. Менің келесі мақсатым - көміртекті талшықпен немесе шыны талшығымен күшейтілген лазерлі фанерадан байдарка, сонымен қатар құрылымдық талшыққа оралған картоннан жасалған серфинг тақтасы.

Мен бұл нұсқаулықты Tech and Teach It байқауына қатыстым. Егер сізге бұл пост ұнаған болса, дауыс беріңіз!

1 -қадам: Мазмұны

Мазмұны:

• Кіріспе: DIY күн трекері
• Мазмұны
• Құралдар мен материалдар кестесі
• 1-16 қадам Жабдықты құрастыру
• 17-22-қадам Электрониканы құрастыру
• Сілтемелерді сатып алу
• Жұмыстар келтірілген
• Қолдау көрсеткеніңе рахмет!!!

2 -қадам: Құралдар мен материалдар тізімі

Бұл құралдардың барлығын жергілікті дүкендерде немесе анықтама бөліміндегі сілтемелерде сатып алуға болады. Бұл материалдардың жалпы құны шамамен $ 80 құрайды, егер олар барлық сілтемелер бойынша онлайн режимінде сатып алынса.

БОМ

• Қуат бұрғы
• Бұрғылау ұштары (.1258 «,.18» және.5 «диаметрі)
• Бұрауыштар жинағы
• Тік жиек
• Қорап кескіш
• Үлкен вице -тұтқалар
• 2 көбікті негізгі парақтар (20 «X 30», ~.2in қалыңдығы)
• 9,5 дюйм ұзындығы 1/2 дюйм
• Квадрат жаңғағы (7/16 дюйм -14 жіп өлшемі, 3/8 дюйм қалың)
• Vigor VS-2A Servo (39,2г/5кг/0,17 сек)
• Таспа
• Уақыт белбеуінің шкивтері (2), 1 »ОД
• Жуғыштар
• Krazy Glue
• Уақыт белдеуі 10 «
• Үлгілер (файлдар қоса беріледі)
• Акрилді айна парағы (6 «X 6»)
• Krazy желім гелі
• 8 машина бұрандасы (ұзындығы 4-40, 25 мм)
• 8 жаңғақ (4-40)
• 1,5 «ұзын шегелер
• Arduino Uno үшін бастапқы жинақ
• Нақты уақыттағы сағат модулі
• Қабырға адаптерінің қуат көзі (5VDC 1A)
• 9В батарея
• 3.3 KOhm резисторы (2)

3 -қадам:

Үлгілерді бекітілген файлға басып шығарыңыз.

Ескерту: Олар толық көлемде басылуы керек. Принтердің өлшемі өзгермегеніне көз жеткізу үшін басып шығарылған файлдарды PDF файлдарымен салыстырыңыз.

4 -қадам:

Үлгілерді 1 -суретте көрсетілгендей плакат тақтасына бекітіңіз және ортаңғы сызықтарды бағыттаушы ретінде қолданып,.18 дюйм және.5 дюймдік тесіктерді бұрғылаңыз.

Ескертпе. Дәлдікті жоғарылату үшін.18 дюймдік бұрғымен 5 дюймдік тесіктерді бұрғылаңыз.

5 -қадам:

Өткір қорапшаның көмегімен жеке компоненттерді кесіңіз.

Ескертпе: көбік өзегін қорапты кескіштің бірнеше өтуімен кесіңіз, бұл әлдеқайда таза кесуге әкеледі. Бір парақта бүкіл парақты кесуге тырыспаңыз.

6 -қадам:

2 -суретте көрсетілгендей, сәйкес келетін кесінділерді желіммен жабыстырыңыз. Сіз ойықтарды қарап шығыңыз және барлық тесіктердің тураланғанын, 1 және 2 -бөліктердің негізі тегіс, ал 3 -бөліктегі бір шаблон жоғары қаратылған болуы керек.

Ескерту: Желімді бір бетке қолданғаннан кейін, бөлшектерді біріктіріп, оларды 30 секунд бойы басыңыз. Содан кейін желімді бес минутқа қоюға рұқсат етіңіз.

7 -қадам:

Өте желім гелін қолданып, 1, 2 және 3 -бөліктерді 3 -суретте көрсетілгендей жабыстырыңыз. Бөлшектердің диаметрі 5 дюймдік тесік қысқа деп белгіленген бөлікке жақын болатындай етіп орналастырылғанына көз жеткізіңіз. негіздегі шаблон төмен/төмен қараған. Желімді бес минутқа қоюға рұқсат етіңіз. Желім бекітілгеннен кейін қосымша тірек үшін негізден және тіректердің әрқайсысына 3 шегені салыңыз.

8 -қадам:

Екі көлденең арқалықтың жоғарғы қабатын кесіп, оларды 4 -суретте көрсетілгендей Гелиосқа салыңыз. көк Желімді бес минутқа қоюға рұқсат етіңіз.

9 -қадам:

5 -суретте көрсетілгендей кесілген жерлерге таспаның бір бөлігін салыңыз.

10 -қадам:

6 -суретте көрсетілгендей шаблонмен астарлағышты негізге жабыстырыңыз және желімді бес минутқа қалдырыңыз.

11 -қадам:

Ең үлкен серво мүйізін астыңғы негізге ортаға салыңыз және оны 7 -суретте көрсетілгендей суперглюзмен бекітіңіз. Желімді бес минутқа қоюға рұқсат етіңіз.

12 -қадам:

5 дюймдік бұрғылау көмегімен уақыт белдеуінің шығырларының бірін диаметрі 5 дюймдік тесікке шығарыңыз және оның диаметрі 5 дюймге сәйкес келетінін тексеріңіз. Ол басылуы керек, немесе супер желіммен толтыруға болатындай саңылау болуы керек. Егер бұрғыланған тесік тым кішкентай болса, біліктің сыртқы диаметрін қолмен тегістеңіз.

13 -қадам:

Диаметрі 5 дюйм болатын екі шаршы гайканы абайлап шығарып алыңыз және олардың білікке мықтап бекітілгенін тексеріңіз.

Ескертпе: гайканы құрбандық жеріне қысқышпен бекітіңіз және диаметрі 5 дюймдік тесік қалғанша тесіктің диаметрін бірнеше битпен біртіндеп ұлғайтыңыз. Бұрғылау ұшын гайкаға баяу батыруды ұмытпаңыз.

14 -қадам:

Серво мүйізін осьте көрсетілгендей уақыт белдеуінің шкивіне бекітіңіз, 8 -суретте көрсетілгендей серво мүйізінің осьін шкивпен центрлеуге мұқият болыңыз.

15 -қадам:

Білік пен сервоны желімсіз жинаңыз және 9 -суретте көрсетілгендей уақыт белдеуінің екі шығырын туралаңыз. Шыбықтың кейбір бөлігі шығырға қарама -қарсы қабырғадан шығарылуы керек.

Ескертпе: бұрандаларды көбік өзегінен өткізіп алмау үшін абайлап, сервоны тік жаққа бұраңыз және серво мүйізін сервоға бұраңыз. Бұрандалардың орнына супплюстра қолдануға болады, бірақ оны оңай бөлшектеуге болмайды.

16 -қадам:

Біліктің шкиві серво шығырымен тураланғаннан кейін, шайбалардың ішкі жиынтығын әр қабырғаға сырғытыңыз және оларды суперглюг гелі көмегімен білікке жабыстырыңыз. Олар білікті тураланудан сырғып кетуден сақтайды. Сонымен қатар, шығырды білікке супер желіммен жабыстырыңыз. Желімді бес минутқа қойыңыз.

17 -қадам:

Уақыт белдеуін шамамен 7,2 дюймге дейін қысқартыңыз және 10 -суретте көрсетілгендей біліктің шкивін серваның шығырына қосатын ілмек жасау үшін супплэйк гельін қолданыңыз. Алдымен белдікті екі шығырға орап, шығырды алыңыз. босаңсу Енді белбеуді екі ұшындағы тістерден кейін кесіңіз, белбеудің ұштары бір -біріне жетуі үшін. Енді сіз шығарған бөліктен шамамен 5 дюймдік белбеуді кесіңіз. Ақырында, екі ұшын біріктіріп, оларды осы қосымша ұзындықтағы белдікпен жабыстырыңыз, сурет 2. Желімді құрғатқаннан кейін, белдікті шығырлардың айналасына қойыңыз. Бұл өте ыңғайлы болуы керек, сондықтан белбеуді бекіту үшін серводан шығырды шешуге тура келеді. Егер ол сәйкес келсе, оны кейінірек жағына қойыңыз.

18 -қадам:

Айнаның үлгісін айнаның артқы жағына жабыстырыңыз немесе ортаңғы сызықты қолмен сызыңыз. Содан кейін, сызықты бағыттаушы ретінде пайдаланып, төртбұрышты жаңғақтарды супер желім гелімен айнаға жабыстырыңыз. Айна ештеңеге кедергі келтірместен жоғарыдан төменге қарай 180 градусқа бұрыла алатынына көз жеткізіңіз, содан кейін төртбұрышты жаңғақтарды білікке супплейгельмен жабыстырыңыз.

Ескерту: Квадрат шайбалардың төменгі жиегі шаблондағы нүктелі сызықпен туралануы керек.

19 -қадам:

Ақырғы серводы орнатыңыз, төменгі негізді соңғы сервоға бұранданың көмегімен серво мүйізінен бекітіңіз және Helios -ты аяқтау үшін уақыт белдеуін шығырларға бекітіңіз.

Ескерту: Электроника мен бағдарламалық қамтамасыз етудің қалай жұмыс істейтінін түсінгеннен кейін, төменде оқу арқылы сіз Helios -ді дәлдігін жоғарылату үшін реттей аласыз.

20 -қадам:

Тұрақты ток ұясынан ажыратылған күйде қалдыра отырып, сервоприводтарды жалғаңыз. (12 -сурет)

Ескертпе: 9 вольтты аккумуляторды тақтадағы ұя арқылы тікелей Arduino -ға қосыңыз және Arduino -ны компьютерге USB порты арқылы қосыңыз. 9 вольтты аккумуляторды прототиптеу тақтасына қосуға БОЛМАЙДЫ, себебі бұл сіздің нақты уақытты бұзуы мүмкін.

21 -қадам:

Arduino 1.0.2 нұсқасын осы жерден жүктеп, орнатыңыз.

Ескерту: Бұл жүктеу Helios басқару кодын және оны іске қосу үшін қажет барлық кітапханаларды қамтиды. Орнату үшін қалтаны жүктеп алып, оны ашыңыз. Arduino бағдарламасы тікелей каталогтан шығады, формальды орнату қажет емес. Орнатудың жалпы нұсқаулары мен Arduino драйверлерін орнату туралы нұсқауларды мына жерден қараңыз.

22 -қадам:

Осы жерде берілген нұсқауларға сәйкес Blink Arduino эскизін іске қосыңыз. Бұл қысқа эскизді жұмысқа алғаннан кейін сіз Arduino -ны компьютерге дұрыс қосқаныңызға сенімді бола аласыз.

23 -қадам:

Гелиостаттың уақыты мен орнын орнату және бағдарламаны Arduino -ға жүктеу үшін басқару бағдарламасын (ArduinoCode> Helios_2013) ашыңыз.

1) Helios -тің күн панелі сияқты әрекет етуін және күнді бақылауын қалайсыз (гелиостат = 0 айнымалысын орнатыңыз) немесе гелиостат (гелиостат = 1 айнымалысын орнатқыңыз келеді ме) таңдаңыз.

а. Ескертпе: Сіз күткендей қозғалатынына көз жеткізу үшін алдымен оны күн батареясы ретінде сынап көруді ұсынамыз. Егер осьтердің біреуі өшірулі болып көрінсе, онда сіз сервопроводтардың бірін артқа қойған боларсыз.

2) Гелиосты сағат тілімен ақырын айналдырыңыз. Содан кейін бүкіл машинаны шығысқа бағыттаңыз.

3) Орналасқан жеріңіздің координаттарын енгізіңіз.

а. Google мекенжайды іздеу арқылы орналасқан жердің координаттарын табыңыз. Содан кейін орынды тінтуірдің оң жақ түймесімен нұқыңыз және «Мұнда не бар?» Таңдаңыз. Координаттар іздеу өрісінде ендік пен бойлықпен бірге пайда болады.

б. Бағдарламадағы ендік пен бойлық бойынша әдепкі мәндерді Helios ендік және бойлық мәндеріне өзгертіңіз.

4) Егер сіз Helios -ты күн батареясы ретінде пайдалануды таңдасаңыз, онда бұл қадамды өткізіп жіберіңіз. Егер сіз Гелиосты гелиостат ретінде қолдануды шешсеңіз, онда Гелиостың нысанасының биіктігі мен азимут бұрышын енгізіңіз. Координаттар жүйесі 15 -суретте анықталған.

5) Нақты уақыт сағатын орнату үшін, UTC бойынша ағымдағы уақытты анықтаңыз және сәйкес мәндерді осы уақытпен, әскери уақытта ауыстырыңыз. Содан кейін «//» белгісін жойыңыз, эскизді жүктеңіз және «//» дегенді ауыстырыңыз (Мыс. 18:30 EST - 22:30 UTC. Бағдарламада бұл сағат = 22, минут = 30 және секунд = 0)

а. Сағат орнатылғаннан кейін сервоприводтарды ажыратып, кодты «күн панелі» режимінде іске қосыңыз (гелиостат = 0). Sunearthtools.com (https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php) сайтындағы күн позициясының калькуляторы сияқты күн трекерінің есептелген бұрыштарын тексеріңіз. «DAzimuth» - Гелиос болжаған күннің азимут бұрышы, ал «биіктік» - күннің биіктік /биіктік бұрышы. Гелиос пен веб -сайттың болжамдары шамамен бес градусқа сәйкес келуі керек. Бұл ауқымдағы кез келген сәйкессіздік жүктелген уақыттан бірнеше минутқа дейін болады және Гелиостың мінез -құлқында байқалмайтын өзгерістерге әкеледі.

б. Гелиостың күннің орналасуы туралы болжамы дәл болған соң, сағатты белгілейтін кодты түсіндіру үшін «//» дегенді ауыстырыңыз. Нақты уақытты тек бір рет орнату қажет, сондықтан сіз жаңа эскиздерді жүктегенде немесе мақсатты өзгерткенде оны жаңартудың қажеті жоқ.

6) USB мен қуатты Arduino -дан ажыратып, сервоприводты қайта қосыңыз.

24 -қадам:

Егер Гелиос дұрыс құрастырылған болса, онда ол сіз басқаратын нысанаға бағытталуы керек және Arduino -ға қайтадан қуат берілгенде күннің шағылуын орнында ұстауы керек. Гелиос күн сәулесін әр дәрежеде түзетеді. Бұл дегеніміз, күн сәулесі бір градусқа жылжығанша өзгереді, бұл кезде Гелиос шағылысты түзету үшін қозғалады. Бағдарламаның қалай жұмыс істейтінін түсінгеннен кейін, кез келген құрастыру қатесін өтеу үшін «offset_Elv» (Elevation) және «offset_Az» (Azimuth) айнымалыларымен ойнағыңыз келуі мүмкін. Бұл айнымалылар Helios координаттар жүйесінің бағытын бақылайды.

25 -қадам: Сілтемелерді сатып алу

Foamcore: https://www.amazon.com/Elmers-Acid-Free-Boards-16-Inch-902015/dp/B003NS4HQY/ref=sr_1_4?s=office-products&ie=UTF8&qid=1340998492&sr=1-4&keywords=20x30 көбік+ядро

Род: https://www.mcmaster.com/#cast-acrylic/=i6zw7m (Бөлім нөмірі: 8528K32)

Қорап кескіш:

Сервис:

Таспа: https://www.amazon.com/Henkel-00-20843-4-Inch---500-Inch-Invisible/dp/B000NHZ3IY/ref=sr_1_1?s=hi&ie=UTF8&qid=1340619520&sr=1-1&keywords= көрінбейтін+таспа

Үлгілер: осы құжаттың соңындағы беттерді басып шығарыңыз. Қағазды мына жерден сатып алуға болады:

Шаршы жаңғақ: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-square-nuts/=hflvij (Бөлік нөмірі: 98694A125)

Керемет желім:

Керемет желім гелі: https://www.amazon.com/Krazy-Glue-KG86648R-Instant-0-07-Ounce/dp/B000H5SFNW/ref=sr_1_4?ie=UTF8&qid=1340863003&sr=8-4&keywords=all+purpose+ тез+кразы+желім

Тік жиек:

Power Drill:

Бұрандалар: https://www.mcmaster.com/#machine-screw-fasteners/=mumsm1 (бөлшек нөмірі: 90272A115)

Жаңғақтар: https://www.mcmaster.com/#hex-nuts/=mums50 (Бөлім нөмірі: 90480A005)

Айна: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3571/=i705h8 (Бөлік нөмірі: 1518T18)

Бұрауыштар жиынтығы:

2 уақыт белбеуінің шығырлары: https://sdp-si.com/eStore/Direct.asp?GroupID=218 (Бөлік нөмірі: A 6M16-040DF25)

Уақыт белдеуі: https://www.mcmaster.com/#timing-belts/=i723l2 (бөлшек нөмірі: 7887K82)

Бұрғылау биттері:

Жуғыштар: https://www.mcmaster.com/#catalog/118/3226/=hzc366 (бөлшек нөмірі: 95630A246)

Үлкен көмекшілер:

Тырнақтар: https://www.mcmaster.com/#standard-nails/=i708x6 (Бөлім нөмірі: 97850A228)

Arduino жиынтығы:

Нақты уақыттағы сағат модулі:

Қуат көзі:

Батарея:

Резисторлар:

26 -қадам: келтірілген жұмыстар

4 фотосурет. (2112, 07 07). 3D компаста навигация. 2013 жылғы 6 маусымда 4 суреттен алынды:

Commons, C. (2010 ж., 1 қаңтар). Нақты уақыттағы сағат модулі. 28 мамыр 2013 ж., Sparkfun сайтынан алынды:

Commons, C. (2011 ж., 1 қаңтар). DC баррель ұясы адаптері - Breadboard үйлесімді. 28 мамыр 2013 ж., Sparkfun сайтынан алынды:

Commons, C. (2013, 16 мамыр). Ethernet кітапханасы. 28 мамыр 2013 ж. Arduino -дан алынды:

ElmarM. (2013 ж., 24 наурыз). Қуыршақ қуыршақ. Нұсқаулардан 28 мамыр 2013 ж. Алынды: https://www.instructables.com/id/Now-the-fun-part-create-a-creepy-story-to-go-wit/step17/Arduino-and-Breadboard -орнату/

Қарау, М. (дәреже). STEPsss. Kennyviper -ден 28 мамыр 2013 жылы алынды:

sonlineshop. (2012 ж., 1 қаңтар). Резистор 2.2К Ом. Http://sonlineshop.com/index.php?route=product/product&product_id=72 мекенжайынан 28 мамыр 2013 ж. Алынды.

27 -қадам: Қолдауыңызға рахмет !

Біз Александр Мицосқа, біздің кеңесші кеңесшімізге және осы жоба барысында бізге қолдау көрсеткен барлық адамдарға үлкен алғысымызды білдіргіміз келеді:

• Уитни Мериветер
• Бенджамин Бангсберг
• Уолтер Брайан
• Радха Кришна Горле
• Мэттью Миллер
• Катарина Уилкинс
• Гаррат Галлагер
• Рэйчел Ноттеллинг
• Рэндалл Хит
• Пол Шоймер
• Брюс Бок
• Роберт Дэви
• Ник Болито
• Ник Бергерон
• Пол ағылшын
• Александр Мицос
• Мэтт C.
• Уильям Брайс
• Нилтон Лесса
• Эмерсон Жылвуд
• Джост Джан
• Карл Ерлер
• Нина
• Майкл мен Лиз
• Уолтер Ликтайг
• Эндрю Хейн
• Рич Рэмсленд
• Брайан Миллер
• Нетия Маккрей
• Роберто Мелендес

Техникалық сайыста екінші орын

VI эпилогтық сайыста екінші орын